成都至昆明铁路复线是在既有成昆铁路基础上新建或增建二线的铁路线, 施工期间称为成昆铁路
扩能改造工程。全线分为成都至峨眉段、峨眉至米易段、米易至攀枝花段、永仁至广通段、广通至
昆明段, 采取分段施工的方式进行改造。复线线路全长 900 km。
由于成昆铁路复线地处西南山区, 段内属高山地貌, 所以传统测量手段受地形限制较大、安全性差、
精度较低、时间成本高。小型无人机摄影测量技术具有及时、有效、直观的特点, 能大幅度提高地
质生产效率, 保证安全施工作业
[1- 8]
, 能很好地替代传统人工接触式测量手段, 高效率、高精度地完
成勘测任务, 减少野外调查工作量
[9]
。通过无人机摄影平台获取高清图像后, 结合实时定位技术和
三维重建技术生成真实的三维模型
[10 ]
, 经过坐标转换后, 可输出代表性断面, 对铁路施工开挖土石
方量进行计算。
1 无人机遥感影像数据获取方法
1) 航线规划。无人机在进行航拍作业之前, 需要在地面工作站对飞行航线进行设置, 由于铁路穿
越的地区大多数河流深切、边坡陡峻且高差巨大, 所以在进行航线规划时不仅要考虑无人机的续航
时间、续航里程等因素, 还需考虑无人机相机焦距以及高程, 避免飞进云层和绕避山体。不仅如此,
在规划航 线时还要考虑飞 机的飞行姿态、飞行角度、拍摄频率等, 保证摄影照片 的航向重合率在
80%以上 , 旁向重合率 60%;在高差不大的地方可以 全 部用正射拍摄, 对于高差大的地方则需要
倾斜拍摄
[11 ]
。
2) 像控点布设及测量。摄影测量像片控制点布设根据摄影资料、后续工序工艺流程及成图精度要
求确定像片控制点的分布、数量、联测精度。按现行航空摄影测量外业规范在铁路高陡边坡布设像
片控制点, 所需控制点数量较 多, 外业施测工作 量很大。另外, 由于铁路所穿越地区多高山河流,
外业人员很难到达, 有的地方甚至找不到满足要求的施测目标。因此, 在铁路工程无人机勘查作业
中布设像控点时, 在达到规范要求的前提下, 应减少控制点的数量, 且控制点在航摄范围内均匀分
布。像控点坐标的测量一般采用全站仪与工点已有的 CPⅡ、CPⅢ控制点联测, 也可通过 RTK(real-
time kinematic)同步采集野外布设的控制点坐标数据, 其平面坐标精度和高程精度都达到了地形
图航空摄影测量内业规范
[12 ]
要求。
3) 无人机空中三角摄影测量作业流程。空中三角摄影测量是无人机摄影测量作业的关键步骤, 它
利用少量地面控制点将整个区域网连接成一个整体, 通 过 区 域 网平差计算一个测区中所有影像的
外方位元素和所有加密点的地面坐标, 用于生成测量对象三维点云模型及后续产品。无人机摄影测
量内业工作处理的核 心 就 是 空 中 三 角测量, 相对于普通 地 区 , 在 大 高差铁路工程中无人 机 外 业 航
拍工作更为困难, 内 业 空 中 三 角 测 量精度需通过精度更 高 的 像 控 点 进 行控制, 像控点坐 标 采 用 全
站仪与工点已有位置最近的 CPⅡ采用导线测量的方式进行联测, 整个作业流程大体相同, 主要为
资料收集、现场踏勘→无人机航线设定、相机准备→像控点布设→控制测量(获取像控点工程独立
坐标)→无人机高清影像获取→PIX4D 软件解算→生成对象三维点云模型→Polywork 软件内业处
理(三维点云模型深挖方区域分析、代表性控制断面输出、便道断面开挖前原始地形线恢复、平均
断面法土石方量计算)。
4) 工程坐标转换及代表性断面输出成图。
① 工程坐标转换。铁路工程项目中的工程测量, 采用高程投影与高程基础相结合的方式来展开实
际测量工作。为保证工程顺利完工, 在工程测量中常用的坐标系为工程独立坐标系, 这样能很好地
控制投影变形, 便于施工测量。工程独立坐标系以测区的平均经度为中央子午线, 或以工程的主轴